Telescopio espacial revela un raro fenómeno de “anillo de Einstein” con una claridad sorprendenteEricks Webs DesignEricks Webs Design

Los astrónomos de la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea captaron una imagen sin precedentes de un fenómeno cósmico poco común, y realizaron las observaciones por mera casualidad.

Su descubrimiento está relacionado con algunos de los primeros datos del telescopio Euclid, que se lanzó en julio de 2023 para estudiar el universo oscuro, las partes del cosmos que los científicos no pueden observar directamente, y que pasó los primeros meses calibrando y probando sus instrumentos. Cuando las imágenes de prueba fueron enviadas de vuelta a la Tierra, el científico de archivo de Euclid, Bruno Altieri, vio lo que parecía ser un “anillo de Einstein”.

Los anillos de Einstein se producen cuando la luz de una galaxia lejana se curva para formar un anillo brillante alrededor de otro objeto en primer plano mientras se observa ese objeto. Los anillos, que rara vez se observan, reciben su nombre en honor al matemático y físico Albert Einstein. Su teoría general de la relatividad predijo que la luz podría curvarse y brillar alrededor de objetos a través del cosmos.

Euclid capturó inicialmente una imagen de una galaxia bien observada llamada NGC 6505, que se encuentra a unos 590 millones de años luz de la Tierra, en 2023. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, que es de 9,46 billones de kilómetros.

Pero por primera vez se reveló un anillo de luz alrededor de la galaxia utilizando los instrumentos de alta sensibilidad de Euclid. El anillo en sí está formado por luz distorsionada de una galaxia lejana, situada a 4.420 millones de años luz de distancia. La galaxia, que nunca antes se había observado, aún no tiene nombre.

“Veo los datos de Euclid a medida que llegan2, dijo Altieri en un comunicado. “Incluso desde esa primera observación, pude verlo, pero después de que Euclid hiciera más observaciones de la zona, pudimos ver un anillo de Einstein perfecto”.

Ahora, los investigadores han realizado un estudio en profundidad de las imágenes de Euclid que muestran detalles del anillo de Einstein, publicado el lunes en la revista Astronomy & Astrophysics. Comprender mejor el fenómeno podría ayudar a los científicos a investigar algunos de los misterios perdurables del universo, como la energía oscura, la enigmática fuerza que hace que el universo se expanda más rápidamente con el tiempo.

“Me parece muy intrigante que este anillo se haya observado dentro de una galaxia muy conocida, que fue descubierta por primera vez en 1884”, dijo en un comunicado la coautora del estudio, Valeria Pettorino, científica del proyecto Euclid de la ESA. “La galaxia es conocida por los astrónomos desde hace mucho tiempo. Y, sin embargo, este anillo nunca se había observado antes. Esto demuestra lo poderoso que es Euclid, que encuentra cosas nuevas incluso en lugares que creíamos conocer bien. Este descubrimiento es muy alentador para el futuro de la misión Euclid y demuestra sus fantásticas capacidades”.

El astrónomo estadounidense Lewis Swift observó por primera vez la galaxia NGC 6505 en 1884, y se parecía a una mancha amarillenta brillante, con el detalle del anillo oscurecido por la atmósfera, dijo el autor principal del estudio, Conor O’Riordan, becario postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania.

“Al observar desde el espacio con Euclid, donde no hay atmósfera que difumine las cosas”, dijo O’Riordan en un correo electrónico, “podemos observar con gran detalle y revelar cosas como esta que estaban ocultas a plena vista”.

Los anillos de Einstein son ejemplos de fuertes lentes gravitacionales, dijo O’Riordan, un fenómeno que actúa como una lupa en el universo, revelando objetos celestes y luz de galaxias distantes que de otro modo permanecerían invisibles.

“Cuando la luz de una galaxia lejana viaja a través del espacio en su camino hacia la Tierra, normalmente lo hace en línea recta”, dijo. “Pero si un objeto masivo como otra galaxia se interpone en su camino, la inmensa gravedad de la galaxia puede doblar el camino de la luz. Esta galaxia en primer plano actúa como una ‘lente’, enfocando la luz de la galaxia de fondo en una imagen distorsionada pero muy ampliada en forma de anillo de la galaxia de fondo”.

Para que se forme un anillo de Einstein, tienen que confluir múltiples factores: una galaxia masiva en primer plano debe estar perfectamente alineada con la galaxia de fondo desde la perspectiva del telescopio.

Es tan raro que menos del 1 % de las galaxias tengan un anillo de Einstein, dijo O’Riordan. Se conocen entre 100 y 1.000 objetos similares a anillos de Einstein, pero solo se han observado unas pocas decenas con el nivel de detalle que proporciona el telescopio Euclid, dijo.

Aunque una distancia de 590 millones de años luz suena increíblemente lejana de la Tierra, está cerca, astronómicamente hablando, dijeron los autores del estudio, lo que hace que este sea uno de los pocos anillos de Einstein cerca de nuestro planeta.

“La galaxia de fondo en esta lente está alineada casi perfectamente con la galaxia de primer plano, lo cual es muy poco frecuente”, dijo O’Riordan. “Esto forma el espectacular anillo completo que se puede ver en la imagen. Esta rara alineación da lugar a una imagen increíble y nos recuerda lo hermoso que puede ser el universo”.

Este anillo de Einstein en particular ayudará a los astrónomos a observar el interior de la galaxia lejana y desconocida para que puedan medir su masa y composición, cuántas estrellas produjo y cómo ha evolucionado con el tiempo, dijo.

Los astrónomos están particularmente interesados en estudiar los anillos de Einstein porque pueden utilizarse para investigar la energía oscura y la materia oscura. Aunque la materia oscura nunca se ha detectado realmente, se cree que constituye el 85 % de la materia total del universo.

“Esta materia oscura no interactúa con la luz, pero sí tiene un efecto gravitatorio”, dijo O’Riordan. “Por lo tanto, las lentes gravitacionales son sensibles a la presencia de esta materia oscura, lo que nos permite detectarla indirectamente. Por ejemplo, el tamaño del anillo de Einstein depende de la cantidad de masa de la galaxia. Cuando estimamos la masa basándonos en cuántas estrellas vemos (cuán brillante es la galaxia), deberíamos ver anillos de Einstein mucho, mucho más pequeños. Solo cuando tenemos en cuenta la materia oscura que falta podemos predecir el tamaño del anillo que realmente observamos”.

Las lentes gravitacionales como el anillo de Einstein recientemente detectado pueden ayudar a arrojar luz sobre lo que ocurre en las regiones internas de las galaxias, dijo Justin Spilker, profesor asistente del departamento de física y astronomía de la Universidad Texas A&M. Spilker no participó en el nuevo estudio, pero anteriormente había observado un anillo de Einstein utilizando el telescopio espacial James Webb, que fue descrito en un estudio de junio de 2023 del que fue coautor con un equipo internacional de científicos.

“El tamaño del anillo de Einstein solo depende de la cantidad total de masa cerca del centro de la galaxia”, dijo Spilker en un correo electrónico. “No importa si esa masa está formada por materia oscura, estrellas o gatos, ¡solo importa el total! En este caso, los investigadores descubrieron que alrededor del 90 % de la masa son estrellas y alrededor del 10 % materia oscura (no se sabe la fracción de gatos), lo cual es bastante típico para las regiones internas de las galaxias”.

Euclid tiene una misión de seis años para observar miles de millones de galaxias en más de un tercio del cielo. El objetivo principal del telescopio de 1,2 metros de diámetro es observar la materia oscura y la energía oscura y crear el mapa tridimensional más grande y preciso del universo. Y, por el camino, el telescopio probablemente aumentará el número conocido de anillos de Einstein en órdenes de magnitud, dijo O’Riordan.

“Euclid va a revolucionar el campo, con todos estos datos que nunca antes habíamos tenido”, dijo O’Riordan. “Tendremos más anillos de Einstein con los que nunca podríamos trabajar, y esto traerá consigo nuevos desafíos”.

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